特開 2024-115868 熱交換器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024115868

(43)【公開日】2024-08-27

(54)【発明の名称】熱交換器

(51)【国際特許分類】

   F28F 1/32 20060101AFI20240820BHJP

   F28F 9/013 20060101ALI20240820BHJP

【ＦＩ】

F28F1/32 W

F28F9/013 B

F28F1/32 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023021744

(22)【出願日】2023-02-15

(71)【出願人】

【識別番号】000115854

【氏名又は名称】リンナイ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000305

【氏名又は名称】弁理士法人青莪

(72)【発明者】

【氏名】根木 英尚

(72)【発明者】

【氏名】長坂 敏充

(57)【要約】

【課題】筐体１内に燃焼ガスの流れ方向に２段に分けて配置された吸熱管３１を各段毎にＹ軸方向一方から他方に亘って結ぶ各段の蛇行流路３_１，３_２が構成され、一方の段の蛇行流路３_１の上流端の＃１１の吸熱管３１と他方の段の蛇行流路３_２の下流端の＃２１の吸熱管３１とが共にＹ軸方向一方に位置するようにした熱交換器において、＃１１と＃２１の両吸熱管３１，３１の熱膨張量の差によって筐体１に作用する応力を軽減して、耐久性を向上できるようにする。
【解決手段】＃１１と＃２１との両吸熱管３１，３１間の距離Ｌａを、一方の段の蛇行流路３_１の上流端以外の各吸熱管と当該各吸熱管に最寄りの他方の段の蛇行流路３_２の下流端以外の各吸熱管との間の距離Ｌｂよりも大きくする。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃焼ガスにより加熱される熱交換器であって、
内部に燃焼ガスが流れる角筒状の筐体と、筐体内の燃焼ガスの流れ方向に交差する直交２方向をＸ軸方向及びＹ軸方向として、筐体内にＸ軸方向に積層して配置された複数の吸熱フィンと、これら吸熱フィン及び筐体のＸ軸方向両側の側板をＸ軸方向に貫通し、内部に被加熱流体が流れる複数の吸熱管と、これら吸熱管を筐体のＸ軸方向両側の側板の外側で直列に接続する接続部とを備え、
吸熱管は、燃焼ガスの流れ方向に２段に分けて配置され、各段の複数の吸熱管とこれら吸熱管を接続する各段用の接続部とで、これら各段の吸熱管をＹ軸方向一方の最外側に位置するものからＹ軸方向他方の最外側に位置するものに亘って結ぶ蛇行流路が構成されて、蛇行流路が燃焼ガスの流れ方向に２段設けられ、一方の段の蛇行流路の上流端の吸熱管と下流端の吸熱管とを夫々Ｙ軸方向一方の最外側とＹ軸方向他方の最外側とに位置するものとして、一方の段の下流端の吸熱管と他方の段の蛇行流路のＹ軸方向他方の最外側に位置する上流端の吸熱管とが接続されて、一方の段の蛇行流路から他方の段の蛇行流路に被加熱流体が流れるようにしたものにおいて、
一方の段の蛇行流路のＹ軸方向一方の最外側に位置する上流端の吸熱管と他方の段の蛇行流路のＹ軸方向一方の最外側に位置する下流端の吸熱管との間の距離を、一方の段の蛇行流路の上流端以外の各吸熱管と当該各吸熱管に最寄りの他方の段の蛇行流路の下流端以外の各吸熱管との間の距離よりも大きくすることを特徴とする熱交換器。

【請求項2】

前記一方の段の蛇行流路の上流端の吸熱管と前記他方の段の蛇行流路の下流端の吸熱管との間の距離を大きくする方向が燃焼ガスの流れ方向であることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。

【請求項3】

請求項１又は２記載の熱交換器であって、前記一方の段の蛇行流路は燃焼ガスの流れ方向上流側の段の蛇行流路であり、前記他方の段の蛇行流路は燃焼ガスの流れ方向下流側の段の蛇行流路であるものにおいて、他方の段の蛇行流路の各吸熱管よりも燃焼ガスの流れ方向上流側に位置する前記吸熱フィンの部分に切欠きが設けられ、他方の段の蛇行流路の下流端の吸熱管に対応する切欠きを第１切欠き、他方の段の蛇行流路の下流端以外の各吸熱管に対応する切欠きを第２切欠きとして、第１切欠きは第２切欠きよりも大きく形成されることを特徴とする熱交換器。

【請求項4】

請求項１又は２記載の熱交換器であって、前記一方の段の蛇行流路は燃焼ガスの流れ方向上流側の段の蛇行流路であり、前記他方の段の蛇行流路は燃焼ガスの流れ方向下流側の段の蛇行流路であるものにおいて、燃焼ガスが他方の段の蛇行流路の下流端の吸熱管に向かうのを抑制する通気抵抗部が設けられることを特徴とする熱交換器。

【請求項5】

請求項１又は２記載の熱交換器であって、前記一方の段の蛇行流路は燃焼ガスの流れ方向上流側の段の蛇行流路であり、前記他方の段の蛇行流路は燃焼ガスの流れ方向下流側の段の蛇行流路であり、前記筐体の燃焼ガスの流れ方向下流端の開口を覆う排気集合部が設けられ、排気集合部に燃焼ガスを排出する排気口が開設されるものにおいて、排気口は、排気集合部のＹ軸方向他方に片寄った部分に設けられることを特徴とする熱交換器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃焼ガスにより加熱される熱交換器であって、内部に燃焼ガスが流れる角筒状の筐体と、筐体内の燃焼ガスの流れ方向に交差する直交２方向をＸ軸方向及びＹ軸方向として、筐体内にＸ軸方向に積層して配置された複数の吸熱フィンと、これら吸熱フィン及び筐体のＸ軸方向両側の側板をＸ軸方向に貫通し、内部に被加熱流体が流れる複数の吸熱管と、これら吸熱管を筐体のＸ軸方向両側の側板の外側で直列に接続する接続部とを備えるものに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の熱交換器において、吸熱管を、燃焼ガスの流れ方向に２段に分けて配置し、各段の複数の吸熱管とこれら吸熱管を接続する各段用の接続部とで、これら各段の吸熱管をＹ軸方向一方の最外側に位置するものからＹ軸方向他方の最外側に位置するものに亘って結ぶ蛇行流路を構成して、蛇行流路を燃焼ガスの流れ方向上流側の第１段と、燃焼ガスの流れ方向下流側の第２段との２段に設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このものでは、第１段の蛇行流路の上流端の吸熱管と下流端の吸熱管とを夫々Ｙ軸方向一方の最外側とＹ軸方向他方の最外側とに位置するものとして、第１段の下流端の吸熱管と第２段の蛇行流路のＹ軸方向他方の最外側に位置する上流端の吸熱管とを接続して、一方の段の蛇行流路から他方の段の蛇行流路に被加熱流体が流れるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－１３７２０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、吸熱管がその長手方向たるＸ軸方向に熱膨張すると、吸熱管が貫通してロウ付けされる筐体のＸ軸方向各側の側板がＸ軸方向に押される。上記従来例の熱交換器では、温度差が最も大きくなる第１段の蛇行流路の上流端の吸熱管（冷たい被加熱流体が流入する吸熱管）と第２段の蛇行流路の下流端の吸熱管（加熱された被加熱流体が流出する吸熱管）とが夫々Ｙ軸方向一方の最外側に位置して近接する。そのため、当該両吸熱管の熱膨張量の違いによって筐体のＸ軸方向各側の側板に大きな応力が作用する。そして、この応力が繰り返し作用することで側板に亀裂が入ってしまう。

【0005】

本発明は、以上の点に鑑み、筐体のＸ軸方向各側の側板に作用する応力を軽減して耐久性を向上できるようにした熱交換器を提供することをその課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明は、燃焼ガスにより加熱される熱交換器であって、内部に燃焼ガスが流れる角筒状の筐体と、筐体内の燃焼ガスの流れ方向に交差する直交２方向をＸ軸方向及びＹ軸方向として、筐体内にＸ軸方向に積層して配置された複数の吸熱フィンと、これら吸熱フィン及び筐体のＸ軸方向両側の側板をＸ軸方向に貫通し、内部に被加熱流体が流れる複数の吸熱管と、これら吸熱管を筐体のＸ軸方向両側の側板の外側で直列に接続する接続部とを備え、吸熱管は、燃焼ガスの流れ方向に２段に分けて配置され、各段の複数の吸熱管とこれら吸熱管を接続する各段用の接続部とで、これら各段の吸熱管をＹ軸方向一方の最外側に位置するものからＹ軸方向他方の最外側に位置するものに亘って結ぶ蛇行流路が構成されて、蛇行流路が燃焼ガスの流れ方向に２段設けられ、一方の段の蛇行流路の上流端の吸熱管と下流端の吸熱管とを夫々Ｙ軸方向一方の最外側とＹ軸方向他方の最外側とに位置するものとして、一方の段の下流端の吸熱管と他方の段の蛇行流路のＹ軸方向他方の最外側に位置する上流端の吸熱管とが接続されて、一方の段の蛇行流路から他方の段の蛇行流路に被加熱流体が流れるようにしたものにおいて、一方の段の蛇行流路のＹ軸方向一方の最外側に位置する上流端の吸熱管と他方の段の蛇行流路のＹ軸方向一方の最外側に位置する下流端の吸熱管との間の距離を、一方の段の蛇行流路の上流端以外の各吸熱管と当該各吸熱管に最寄りの他方の段の蛇行流路の下流端以外の各吸熱管との間の距離よりも大きくすることを特徴とする。

【0007】

本発明によれば、最も温度差が大きくなる一方の段の蛇行流路の上流端の吸熱管と他方の段の蛇行流路の下流端の吸熱管との間の距離を大きくするため、当該両吸熱管の熱膨張量の違いによって筐体のＸ軸方向各側の側板に作用する応力を軽減することができ、耐久性を向上できる。

【0008】

また、本発明においては、一方の段の蛇行流路の上流端の吸熱管と他方の段の蛇行流路の下流端の吸熱管との間の距離を大きくする方向を燃焼ガスの流れ方向にすることが望ましい。これによれば、熱交換器のＹ軸方向の寸法を大きくせずに済み、熱交換器の大型化を回避できる。

【0009】

更に、本発明において、一方の段の蛇行流路が燃焼ガスの流れ方向上流側の段の蛇行流路であり、他方の段の蛇行流路が燃焼ガスの流れ方向下流側の段の蛇行流路である場合は、他方の段の蛇行流路の各吸熱管よりも燃焼ガスの流れ方向上流側に位置する吸熱フィンの部分に切欠きが設けられ、他方の段の蛇行流路の下流端の吸熱管に対応する切欠きを第１切欠き、他方の段の蛇行流路の下流端以外の各吸熱管に対応する切欠きを第２切欠きとして、第１切欠きは第２切欠きよりも大きく形成されることが望ましい。これによれば、最も温度が高くなる他方の段の蛇行流路の下流端の吸熱管への吸熱フィンを介しての伝熱を大きな第１切欠きによって低下させることができる。そのため、一方の段の蛇行流路の上流端の吸熱管と他方の段の蛇行流路の下流端の吸熱管との温度差を減少させて、筐体のＸ軸方向各側の側板に作用する応力を一層軽減することができる。

【0010】

また、本発明において、一方の段の蛇行流路が燃焼ガスの流れ方向上流側の段の蛇行流路であり、他方の段の蛇行流路が燃焼ガスの流れ方向下流側の段の蛇行流路である場合は、燃焼ガスが他方の段の蛇行流路の下流端の吸熱管に向かうのを抑制する通気抵抗部を設けることが望ましい。これによれば、最も温度が高くなる他方の段の蛇行流路の下流端の吸熱管の周りに燃焼ガスが流れ難くなり、当該吸熱管への燃焼ガスからの伝熱を低下させることができる。そのため、一方の段の蛇行流路の上流端の吸熱管と他方の段の蛇行流路の下流端の吸熱管との温度差を減少させて、筐体のＸ軸方向各側の側板に作用する応力を一層軽減することができる。

【0011】

更に、本発明において、一方の段の蛇行流路が燃焼ガスの流れ方向上流側の段の蛇行流路であり、他方の段の蛇行流路が燃焼ガスの流れ方向下流側の段の蛇行流路であり、筐体の燃焼ガスの流れ方向下流端の開口を覆う排気集合部が設けられ、排気集合部に燃焼ガスを排出する排気口が開設される場合は、排気口を排気集合部のＹ軸方向他方に片寄った部分に設けることが望ましい。これによれば、最も温度が高くなる他方の段の蛇行流路の下流端の吸熱管の近くで燃焼ガスが集合することがなく、当該吸熱管への燃焼ガスからの伝熱を低下させることができる。そのため、一方の段の蛇行流路の上流端の吸熱管と他方の段の蛇行流路の下流端の吸熱管との温度差を減少させて、筐体のＸ軸方向各側の側板に作用する応力を一層軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施形態の熱交換器の斜視図。

【図2】実施形態の熱交換器の図１とは反対方向から見た斜視図。

【図3】図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線で切断した断面図。

【図4】図３のＩＶ－ＩＶ線で切断した切断側面図。

【図5】図３の一部分の拡大図。

【図6】実施形態の熱交換器に設けられる吸熱フィンの要部の拡大斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

図１乃至図４を参照して、本発明の実施形態の熱交換器Ａは、一端（図３、図４で上端）に図外のバーナが装着される筐体１を備えている。筐体１内には、バーナから噴出する混合気の燃焼で生ずる燃焼ガスが流れ、この燃焼ガスにより熱交換器Ａが加熱される。図３、図４に矢印ａで示す筐体１内の燃焼ガスの流れ方向に交差する直交２方向をＸ軸方向及びＹ軸方向として、筐体１は、Ｘ軸方向両側の側板１１，１２と、Ｙ軸方向両側の側板１３，１４とを有する角筒状である。熱交換器Ａは、更に、筐体１内にＸ軸方向に積層して配置された複数の吸熱フィン２と、これら吸熱フィン２及び筐体１のＸ軸方向両側の側板１１，１２をＸ軸方向に貫通し、内部に水等の被加熱流体が流れる複数の吸熱管３１と、これら吸熱管３１を筐体１のＸ軸方向両側の側板１１，１２の外側で直列に接続する接続部３２と、筐体１の燃焼ガスの流れ方向下流端（図３、図４で下端）の開口１ａを覆う、燃焼ガスを排出する排気口４１が開設された排気集合部４とを備えている。尚、排気口４１から排出された燃焼ガスは図示省略した潜熱回収型の副熱交換器に導入される。また、各吸熱管３１は、各吸熱フィン２と各側板１１，１２とに貫通状態でロウ付けされる。

【0014】

吸熱管３１は、図３に明示されているように、燃焼ガスの流れ方向に２段に分けて配置されている。具体的には、燃焼ガスの流れ方向上流側の段である第１段に、Ｙ軸方向一方の最外側に位置するものからＹ軸方向他方の最外側に位置するものまでの＃１１～＃１６の６本の吸熱管３１を配置し、燃焼ガスの流れ方向下流側の段である第２段に、第１段の隣接する各吸熱管３１，３１間のＹ軸方向中心に管のＹ軸方向中心が合致するような位置関係で、Ｙ軸方向一方の最外側に位置するものからＹ軸方向他方の最外側に位置するものまでの＃２１～＃２５の５本の吸熱管３１を配置している。尚、各吸熱フィン２には、第１段の各吸熱管３１に合致するＹ軸方向位置で燃焼ガスの流れ方向上流側に膨出する各膨出部２１が設けられており、各膨出部２１を第１段の各吸熱管３１が貫通する。

【0015】

また、第１段の６本の吸熱管３１とこれら吸熱管３１を接続する第１段用の接続部３２_１とで、第１段の吸熱管３１をＹ軸方向一方の最外側に位置する＃１１の吸熱管３１からＹ軸方向他方の最外側に位置する＃１６の吸熱管３１に亘って結ぶ第１段の蛇行流路３_１が構成され、第２段の５本の吸熱管３１とこれら吸熱管３を接続する第２段用の接続部３２_２とで、第２段の吸熱管３１をＹ軸方向一方の最外側に位置する＃２１の吸熱管３１からＹ軸方向他方の最外側に位置する＃２５の吸熱管３１に亘って結ぶ第２段の蛇行流路３_２が構成されている。

【0016】

尚、第１段用の接続部３２_１は、筐体１のＸ軸方向一側の側板１１の外側に配置されている、＃１１と＃１２の吸熱管３１，３１と、＃１３と＃１４の吸熱管３１，３１と、＃１５と＃１６の吸熱管３１，３１とを夫々接続する３つのＵ字管３２_１ａと、筐体１のＸ軸方向他側の側板１２の外側に配置されている、＃１２と＃１３の吸熱管３１，３１と、＃１４と＃１５の吸熱管３１，３１とを夫々接続する２つのＵ字管３２_１ｂとで構成されている。また、第２段用の接続部３２_２は、筐体１のＸ軸方向一側の側板１１の外側に配置されている、＃２２と＃２３の吸熱管３１，３１と、＃２４と＃２５の吸熱管３１，３１とを夫々接続する２つのＵ字管３２_２ａと、筐体１のＸ軸方向他側の側板１２の外側に配置されている、＃２１と＃２２の吸熱管３１，３１と、＃２３と＃２４の吸熱管３１，３１とを夫々接続する２つのＵ字管３２_２ｂとで構成されている。

【0017】

第１段の蛇行流路３_１の上流端の吸熱管３１たるＹ軸方向一方の最外側に位置する＃１１の吸熱管３１には、筐体１のＸ軸方向他側の側板１２の外側で流入管３３が接続されている。また、第１段の蛇行流路３_１のＹ軸方向他方の最外側に位置する下流端の＃１６の吸熱管３１を第２段の蛇行流路３_２のＹ軸方向他方の最外側に位置する上流端の＃２５の吸熱管３１に筐体１のＸ軸方向他側の側板１２の外側でＵ字管から成る中間接続部３２_１２を介して接続し、第１段の蛇行流路３_１から第２段の蛇行流路３_２に被加熱流体が流れるようにしている。更に、第２段の蛇行流路３_２のＹ軸方向一方の最外側に位置する下流端の＃２１の吸熱管３１には、筐体１のＸ軸方向一側の側板１１の外側で端部に流出口３４ａを有する流出側ジョイント３４が接続されている。尚、第１段用の接続部３２_１と第２段用の接続部３２_２と中間接続部３２_１２とで全ての吸熱管３１を直列に接続する接続部３２が構成されることになる。

【0018】

図３を参照して、筐体１のＹ軸方向一側の側板１３の吸熱フィン２より燃焼ガスの流れ方向上流側の部分の内側には、燃焼ガスの流れ方向上流側から順に管から成る第４と第８と第１２の３本の冷却流路３５_４，３５_８，３５_１２が側板１３に接するように配置されている。筐体１のＹ軸方向他側の側板１４の吸熱フィン２より燃焼ガスの流れ方向上流側の部分の内側にも、燃焼ガスの流れ方向上流側から順に管から成る第２と第６と第１０の３本の冷却流路３５_２，３５_６，３５_１０が側板１４に接するように配置されている。また、筐体１のＸ軸方向一側の側板１１の吸熱フィン２より燃焼ガスの流れ方向上流側の部分には、図１、図４に示す如く、第２冷却流路３５_２と第４冷却流路３５_４とを接続する第３冷却流路３５_３と、第６冷却流路３５_６と第８冷却流路３５_８とを接続する第７冷却流路３５_７と、第１０冷却流路３５_１０と第１２冷却流路３５_１２とを接続する第１１冷却流路３５_１１とが設けられている。更に、筐体１のＸ軸方向他側の側板１２の吸熱フィン２より燃焼ガスの流れ方向上流側の部分には、図２、図４に示す如く、第２冷却流路３５_２に接続される、端部に副熱交換器からの被加熱流体が流入する流入口３５_１ａが設けられた第１冷却流路３５_１と、第４冷却流路３５_４と第６冷却流路３５_６とを接続する第５冷却流路３５_５と、第８冷却流路３５_８と第１０冷却流路３５_１０とを接続する第９冷却流路３５_９とが設けられている。第１段の蛇行流路３_１の上流端の＃１１の吸熱管３１は、流入管３３を介して第１２冷却流路３５_１２に接続されている。そのため、被加熱流体は、流入口３５_１ａから第１乃至第１２冷却流路３５_１～３５_１２を経て第１段の蛇行流路３_１の上流端の＃１１の吸熱管３１に流入する。そして、これら第１乃至第１２冷却流路３５_１～３５_１２に流れる被加熱流体により筐体１の各側板１１～１４が冷却されるようにしている。

【0019】

尚、第３と第７と第１１の各冷却流路３５_３，３５_７，３５_１１と、第１と第５と第９の各冷却流路３５_１，３５_５，３５_９は、各側板１１，１２に形成した横方向内方への窪みとこの窪みを覆うように各側板１１，１２の外面に取付けた蓋３５１とで構成されている。また、筐体１のＹ軸方向他側の側板１４には、点火電極やフレームロッド等を挿通するための複数の穴１４１が形成されている。

【0020】

ところで、吸熱管３１がその長手方向たるＸ軸方向に熱膨張すると、吸熱管３１が貫通してロウ付けされる筐体１のＸ軸方向各側の側板１１，１２がＸ軸方向に押される。本実施形態の熱交換器Ａでは、温度差が最も大きくなる第１段の蛇行流路３_１の上流端の＃１１の吸熱管３１と第２段の蛇行流路３_２の下流端の＃２１の吸熱管３１とが夫々Ｙ軸方向一方の最外側に位置する。そして、＃１１と＃２１の両吸熱管３１，３１間の距離が短くなると、当該両吸熱管３１，３１の熱膨張量の違いによって筐体１のＸ軸方向各側の側板１１，１２に大きな応力が作用する。そして、この応力が繰り返し作用することで側板１１，１２に亀裂が入ってしまう。

【0021】

そこで、本実施形態では、図５に明示する如く、第１段の蛇行流路３_１の上流端の＃１１の吸熱管３１と第２段の蛇行流路３_２の下流端の＃２１の吸熱管３１との間の距離Ｌａを、第１段の蛇行流路３_１の上流端以外の各吸熱管３１と当該吸熱管３１に最寄りの第２段の蛇行流路３_２の下流端以外の各吸熱管３１との間の距離Ｌｂよりも大きくしている。具体的には、第２段の蛇行流路３_２の下流端の＃２１の吸熱管３１の位置を第２段の蛇行流路３_２の下流端以外の各吸熱管３１よりも燃焼ガスの流れ方向下流側にずらして、第１段の蛇行流路３_１の上流端の＃１１の吸熱管３１と第２段の蛇行流路３_２の下流端の＃２１の吸熱管３１との間の距離Ｌａを大きくしている。

【0022】

これによれば、温度差が最も大きくなる第１段の蛇行流路３_１の上流端の＃１１と第２段の蛇行流路３_２の下流端の＃２１との両吸熱管３１，３１の熱膨張量の違いによって筐体１のＸ軸方向各側の側板１１，１２に作用する応力を、当該両吸熱管３１，３１間の距離Ｌａを大きくすることにより軽減でき、耐久性を向上できる。また、本実施形態では、第１段の蛇行流路３_１の上流端の＃１１と第２段の蛇行流路３_２の下流端の＃２１との両吸熱管３１，３１間の距離を、＃２１の吸熱管３１の位置を燃焼ガスの流れ方向下流側にずらすことで大きくしている。即ち、＃１１と＃２１との両吸熱管３１，３１間の距離を大きくする方向を燃焼ガスの流れ方向としている。そのため、熱交換器ＡのＹ軸方向の寸法を大きくせずに済み、熱交換器Ａの大型化を回避できる。尚、＃２１の吸熱管３１の位置を燃焼ガスの流れ方向下流側だけでなくＹ軸方向他方にもずらすことで、上記距離Ｌａを大きくすることも可能である。この場合、＃２１の吸熱管３１と＃２２の吸熱管３１の中心間距離が、＃２３の吸熱管３１と＃２４の吸熱管３１の中心間距離と同じになるように＃２１の吸熱管３１の位置をずらせば、＃２１と＃２２の吸熱管３１，３１を、専用のＵ字管ではなく、＃２３と＃２４の吸熱管３１，３１の接続に用いるＵ字管３２_２ｂと同形状同寸法のＵ字管３２_２ｂを用いて接続することができ、有利である。

【0023】

また、本実施形態では、第２段の蛇行流路３_２の各吸熱管３１よりも燃焼ガスの流れ方向上流側に位置する吸熱フィン２の部分に切欠きを設けている。具体的には、吸熱フィン２に、第２段の蛇行流路３_２の各吸熱管３１よりも燃焼ガスの流れ方向上流側に位置する各膨出部２１の基部側縁部に位置させて、切欠きを設けている。そして、第２段の蛇行流路３_２の下流端の＃２１の吸熱管３１に対応する切欠きを第１切欠き２２_１、第２段の蛇行流路３_２の下流端以外の各吸熱管３１に対応する切欠きを第２切欠き２２_２として、第１切欠き２２_１を第２切欠き２２_２よりも大きく形成している。

【0024】

これによれば、最も温度が高くなる第２段の蛇行流路３_２の下流端の＃２１の吸熱管３１への吸熱フィン２を介しての伝熱を大きな第１切欠き２２_１によって低下させることができる。そのため、第１段の蛇行流路３_１の上流端の＃１１の吸熱管３１と第２段の蛇行流路３_２の下流端の＃２１の吸熱管３１との温度差を減少させて、筐体１のＸ軸方向各側の側板１１，１２に作用する応力を一層軽減することができる。

【0025】

また、本実施形態では、第１段の蛇行流路３_１の上流端の＃１１の吸熱管３１と第１切欠き２２_１との間の吸熱フィン２の部分の幅Ｗａを、各第２切欠き２２_２と当該各第２切欠き２２_２に対し燃焼ガスの流れ方向上流側に隣接する第１段の蛇行流路３_１の上流端以外の各吸熱管３１との間の吸熱フィン２の部分の幅Ｗｂよりも大きくしている。これによれば、第１段の蛇行流路３_１の上流端の＃１１の吸熱管３１への吸熱フィン２を介しての伝熱が促進されて、当該吸熱管３１に対し燃焼ガスの流れ方向下流側に位置する第２段の蛇行流路３_２の下流端の＃２１の吸熱管３１に向かう燃焼ガスの温度が低下し、＃２１の吸熱管３１への燃焼ガスからの伝熱を低下させることができる。そのため、第１段の蛇行流路３_１の上流端の＃１１の吸熱管３１と第２段の蛇行流路３_２の下流端の＃２１の吸熱管３１との温度差を一層減少させて、筐体１のＸ軸方向各側の側板１１，１２に作用する応力を軽減することができる。

【0026】

尚、第１切欠き２２_１は、第１段の蛇行流路３_１の上流端の＃１１の吸熱管３１が貫通する膨出部２１の基部のＹ軸方向他方側の側縁部と、＃１１の吸熱管３１のＹ軸方向他方に隣接する＃１２の吸熱管３１が貫通する膨出部２１の基部のＹ軸方向一方側の側縁部にも形成されている。そして、＃１２の吸熱管３１と第１切欠き２２_１との間の吸熱フィン２の部分も、第１段の蛇行流路３_１の上流端の＃１１の吸熱管３１と第１切欠き２２_１との間の吸熱フィン２の部分と同じ幅Ｗａにしている。

【0027】

更に、本実施形態では、燃焼ガスが第２段の蛇行流路３_２の下流端の＃２１の吸熱管３１に向かうのを抑制する通気抵抗部２３を設けている。これによれば、最も温度が高くなる＃２１の吸熱管３１の周りに燃焼ガスが流れ難くなり、当該吸熱管３１への燃焼ガスからの伝熱を低下させることができる。そのため、第１段の蛇行流路３_１の上流端の＃１１の吸熱管３１と第２段の蛇行流路３_２の下流端の＃２１の吸熱管３１との温度差を減少させて、筐体１のＸ軸方向各側の側板１１，１２に作用する応力を一層軽減することができる。

【0028】

次に、図６も参照して、通気抵抗部２３について具体的に説明する。尚、図６において、符号２ａは、各吸熱管３１が貫通するバーリング加工孔を示している。吸熱フィン２には、通気抵抗部２３の構成要素として、第１段の蛇行流路３_１よりも燃焼ガスの流れ方向下流側で、且つ、第２段の蛇行流路３_２の下流端の＃２１の吸熱管３１とそのＹ軸方向他方に隣接する＃２２の吸熱管３１との間に位置させて、Ｘ軸方向に突出する第１突片部２３１と、第１段の蛇行流路３_１よりも燃焼ガスの流れ方向下流側で、且つ、第２段の蛇行流路３_２の下流端の＃２１の吸熱管３１と筐体１のＹ軸方向一方の側板１３との間に位置させて、Ｘ軸方向に突出する上部と下部の第２突片部２３２_１，２３２_２と、第２段の蛇行流路３_２の下流端以外のＹ軸方向に隣接する各吸熱管３１，３１の間に位置させて、Ｘ軸方向に突出する第３突片部２３３とが設けられている。

【0029】

ここで、第２段の蛇行流路３_２の下流端の＃２１の吸熱管３１と第１突片部２３１との間の隙間の最小部の幅Ｗ１ａを、第２段の蛇行流路３_２の＃２２の吸熱管３１と第１突片部２３１との間の隙間の最小部の幅Ｗ１ｂよりも小さくしている。これによれば、第２段の蛇行流路３_２の下流端の＃２１の吸熱管３１と第１突片部２３１との間の隙間よりも幅の大きな第２段の蛇行流路３_２の＃２２の吸熱管３１と第１突片部２３１との間の隙間により多くの燃焼ガスが流れ、燃焼ガスが＃２１の吸熱管３１に向かうのを抑制することができる。

【0030】

また、第２段の蛇行流路３_２の下流端の＃２１の吸熱管３１と上部と下部の各第２突片部２３２_１，２３２_２との間の隙間の最小部の幅Ｗ２_１ａ，Ｗ２_２ａを、筐体１のＹ軸方向一方の側板１３と上部と下部の各第２突片部２３２_１，２３２_２との間の隙間の最小部の幅Ｗ２_１ｂ，Ｗ２_２ｂよりも小さくしている。これによれば、第２段の蛇行流路３_２の＃２１の吸熱管３１と各第２突片部２３２_１，２３２_２との間の隙間よりも幅の大きな筐体１のＹ軸方向一方の側板１３と各第２突片部２３２_１，２３２_２との間の隙間により多くの燃焼ガスが流れ、燃焼ガスが第２段の蛇行流路３_２の＃２１の吸熱管３１に向かうのを抑制することができる。

【0031】

尚、上部の第２突片部２３２_１は、筒状である。そして、上部の第２突片部２３２_１と第１段の蛇行流路３_１の上流端の＃１１の吸熱管３１との間の隙間の最小部の幅Ｗ２_１ｃを当該突片部２３２_１と第２段の蛇行流路３_２の下流端の＃２１の吸熱管３１との間の隙間の最小部の幅Ｗ２_１ａよりも大きくして、当該突片部２３２_１と＃１１の吸熱管３１との間の隙間により多くの燃焼ガスが流れるようにしている。

【0032】

また、第１突片部２３１のＹ軸方向幅Ｗ１を第３突片部２３３のＹ軸方向幅Ｗ３よりも大きくして、第１突片部２３１により付与される通気抵抗が第３突片部２３３により付与される通気抵抗よりも大きくなるようにしている。これによれば、付与される通気抵抗が小さな第３突片部２３３が存在する第２段の蛇行流路３_２の下流端以外のＹ軸方向に隣接する各吸熱管３１，３１間により多くの燃焼ガスが流れ、燃焼ガスが第２段の蛇行流路３_２の＃２１の吸熱管に向かうのを抑制することができる。尚、第１突片部２３１のＸ軸方向突出長さを第３突片部２３３のＸ軸方向突出長さよりも大きくして、第１突片部２３１により付与される通気抵抗が第３突片部２３３により付与される通気抵抗よりも大きくなるようにすることも可能である。

【0033】

更に、本実施形態では、燃焼ガスから吸熱フィン２に効率よく吸熱するために、吸熱フィン２に、第１段の蛇行流路３_１よりも燃焼ガスの流れ方向下流側で、且つ、第２段の蛇行流路３_２のＹ軸方向に隣接する各吸熱管３１，３１の間に位置させて、燃焼ガスが通過するトンネル状の通路を形成するように上記各突片部２３１～２３３とはＸ軸反対方向に突出するＹ軸方向に長手のブリッジ状凸部２４を設けている。ここで、第２段の蛇行流路３_２の下流端の＃２１の吸熱管３１とそのＹ軸方向他方に隣接する＃２２の吸熱管３１との間に設けられる＃１のブリッジ状凸部２４は、そのＹ軸方向中心が第２段の蛇行流路３_２の＃２１と＃２２の両吸熱管３１，３１間のＹ軸方向中心よりもＹ軸方向他方に片寄るよう設けられている。これによれば、＃１のブリッジ状凸部２４が第２段の蛇行流路３_２の下流端の＃２１の吸熱管３１から遠ざけられることになる。そのため、＃２１の吸熱管３１への＃１のブリッジ状凸部２３を介しての伝熱が低下する。その結果、第１段の蛇行流路３_１の上流端の＃１１の吸熱管３１と第２段の蛇行流路３_２の下流端の＃２１の吸熱管３１との温度差を減少させることができ、筐体１のＸ軸方向各側の側板１１，１２に作用する応力の軽減に寄与する。

【0034】

また、本実施形態では、排気集合部４の排気口４１は、排気集合部４のＹ軸方向他方に片寄った部分に設けられている。これによれば、最も温度が高くなる第２段の蛇行流路３_２のＹ軸方向一方の最外側に位置する下流端の＃２１の吸熱管３１の近くで排気口４１に向けて燃焼ガスが集合することがなく、＃２１の吸熱管３１への燃焼ガスからの伝熱を低下させることができる。そのため、第１段の蛇行流路３_１の上流端の＃１１の吸熱管３１と第２段の蛇行流路３_２の下流端の＃２１の吸熱管３１との温度差を減少させて、筐体１のＸ軸方向各側の側板１１，１２に作用する応力を一層軽減することができる。

【0035】

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、第１段の蛇行流路３_１の上流端以外の各吸熱管３１と当該吸熱管３１に最寄りの第２段の蛇行流路３_２の下流端以外の各吸熱管３１との間の距離Ｌｂを一定にして、第１段の蛇行流路３_１の上流端の＃１１の吸熱管３１と第２段の蛇行流路３_２の下流端の＃２１の吸熱管３１との間の距離Ｌａのみを大きくしているが、第１段の蛇行流路３_１の上流端以外の各吸熱管３１と当該吸熱管３１に最寄りの第２段の蛇行流路３_２の下流端以外の各吸熱管３１との間の距離がＹ軸方向他方からＹ軸方向一方に向けて次第に大きくなるようにしてもよい。また、上記実施形態では、被加熱流体が第１段の蛇行流路３_１から第２段の蛇行流路３_２に流れるようにしているが、第２段の蛇行流路３_２から第１段の蛇行流路３_１に被加熱流体を流すようにすることも可能である。

【符号の説明】

【0036】

Ａ…熱交換器、１…筐体、１１，１２…筐体のＸ軸方向各側の側板、２…吸熱フィン、２２_１…第１切欠き、２２_２…第２切欠き、２３…通気抵抗部、３_１…第１段の蛇行流路（一方の段の蛇行流路）、３_２…第２段の蛇行流路（他方の段の蛇行流路）、３１…吸熱管、３２…接続部、３２_１…第１段用の接続部、３２_２…第２段用の接続部、４…排気集合部、４１…排気口、Ｌａ…第１段の蛇行流路の上流端の吸熱管と第２段の蛇行流路の下流端の吸熱管との間の距離、Ｌｂ…第１段の蛇行流路の上流端以外の各吸熱管と当該吸熱管に最寄りの第２段の蛇行流路の下流端以外の各吸熱管との間の距離。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】